纺织工业发展与表面活性剂工业休戚与共的关系（一）
阮天治，阮静，白鸟正祥，贺健
摘 要：纺织工业是我国的支柱产业，它的发展与表面活性工业有着千丝万缕的联系。可以说，纺织工业要发展，要获得高附加值，要实现舒适感，实现时尚化、个性化、功能化的目标，离不开不同类型和功能的表面活性剂的选用，两者相互依存的关系，又为两个不同工业体系的发展带来了生机和广阔的发展前景。
本文围绕两者关系，诠释表面活性剂作为纺织助剂在纺织品加工各工序作用和选用，活性剂具有不可取代的地位，研究纺织助剂，先从表面活性剂理论和基本性能为切入点，这样才能事半功倍，为纺织工业发展提供优质活性剂品种。
关键词：纤维分类及特征；表面活性剂；基本性质；派生性能；低分子量和高分子量表面活性剂；冠名；润湿；摩擦；加工工序与后整理
目 录
一、纤维分类与特征
二、纺织工业应用表面活性剂的行业特征
1、低分子量表面活性剂基本性质和派生性能
2、高分子表面活性剂
三、纤维（织物）加工与表面活性剂的依存关系
1、表面活性剂在纺织品加工中的冠名
2、纤维加工过程为表面活性剂性能发挥提供了有利条件
四、纤维（织物）加工与配套表面活性剂
1、纺丝、纺纱及织造用表面活性剂
2、前处理用表面活性剂
3、印染用表面活性剂
五、织物后整理与表面活性剂
1、纤维表面改性的整理
2、与润湿有关的整理
3、与摩擦有关的整理
4、与特殊效果有关的整理
一、纤维分类及特征
纺织业涉及到纤维品种很多，根据来源，可分为天然纤维和化学纤维两大类。
天然纤维包括植物纤维（如棉、麻），动物纤维（丝、毛）和矿物纤维（石棉等）。近年来国际上新开发的香蕉纤维、竹纤维、浔麻纤维、月桃纤维，同属天然纤维。目前棉纤维世界总产量已达2000万吨，占纤维总量的40%，其中长纤维占棉花产量的90%。世界麻产量为500万吨，其中400万吨为黄麻，主要用于麻袋生产；衣料用麻主要是亚麻、萱麻，还有剑麻、马尼拉麻、浔麻等。棉、麻的典型特征是吸湿性和湿强度好，但弹性差、易起皱、耐酸性差。香蕉纤维吸水性较高、质轻，在2004年已商品化；竹纤维、浔麻有吸湿性，因有冷凉感，常与棉混纺，提高棉织物的舒适度。
矿物纤维主要是石棉，因生产粉尘大，对人体有害，产量及用量已逐年减少，但在一些特殊场合仍在使用。为解决粉尘问题，天津轻工业化研究所在上世纪八十年代初曾开发出防尘油。中国是天然纤维主要产地之一，其次是美国、印度、巴基斯坦等国。
化学纤维，包括再生纤维、半合成纤维、合成纤维和无机纤维。再生纤维有人造纤维、合成棉（polynsie）和铜铵纤维（cupra）等。世界总产量为200万吨。半合成纤维，包括醋酸人造丝（acetale）和丙烯腈与酪的共聚物（pronix）,这类纤维有丝样光泽，适度的吸湿性、弹性和热可塑性，世界总产量为70万吨，其中60万吨醋酸纤维用于菸草过滤嘴生产。
合成纤维在化学纤维中占据重要地位，其特点是：有热塑性、防虫、耐化学品性等。不足之处是一般无吸湿性、抗静电性差。世界总产量为3200万吨，其中聚酯产量为2100万吨，聚丙烯纤维为400万吨，尼龙产量为390万吨，丙烯（acryl）产量为270万吨。这四种纤维占合成纤维总量的98%以上。除此之外，还有维尼龙（vinylon）、聚氯乙烯、聚氨酯（polyurethane）等。
无机纤维，包括金属丝（金丝、银丝）、玻璃纤维、岩石纤维（rockpiton）和炭素纤维。
以上这些纤维，要经过纺和织，纺和织又要经过许多工序，逐步加工成不同风格的产品，这个全过程离不开表面活性剂的使用。
二、纺织工业应用表面活性剂的行业特征
表面活性剂是一类加入少量即能大大降低另一种物质的表面张力（或界面张力），从而改变体系的界面状态，产生润湿、乳化、起泡，以及增溶等一系列作用，可达到实际应用的要求。表面活性剂在离子性上有阴离子、阳离子、非离子、两性等差异，它们在应用性能方面也有较大差异。
经大量实践，学者将各种水溶液的表面张力与浓度的关系归纳为三类（如图1），一类表面张力在稀浓度时，随浓度增加急剧下降（曲线1）；第二类是表面张力随浓度增加逐渐下降（曲线2）；第三类则表面张力随浓度增加稍有上升（曲线3）。
图1 物质水溶液的表面张力与浓度关系
上述第一、二类物质具有表面活性，第三类则无。因此，可将一、二类物质称为表面活性物质。第一类物质在水溶液中，分子能发生缔合而形成胶团，而第二类物质则无。
表面活性剂由亲油及亲水两部分组成，亲油部分主要有支链及直链烷烃、烷基苯、烷基酚、脂肪醇、脂肪胺及脂肪酸等构成；而亲水基主要有磺酸基、氧乙烯基、碱性氮原子，也有磷、硫、碘等构成；对于两性表面活性剂而言，其特点不同于其他活性剂之处，在分子中既含有阴离子亲水基，又含有阳离子亲水基，最大特征是可给出质子，又能接受质子，也就是说在不同PH值条件下，可显示出不同特征离子性。
在纺织工业中使用的表面活性剂品种很多，若按分子量大小来划分，有低分子量和高分子量之分，这两类各具特色，又有互补作用。
1、低分子量表面活性剂基本性质与派生性能
这类表面活性剂的分子量一般在300～500之间，亲油基的碳数一般在10～18之间。用作亲水基的有-COONa，-NH3C1，-（CH2CH2O）H等。可是，在以聚氧乙烯基作为亲水基的非离子活性剂中，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚合物分子量可达1000～2000，一般在1000以下。低分子量表面活性剂无论从品种和用量上，占有主导地位，这与它的基本性质和派生性能有关。
（1）低分子量表面活性剂的基本性质，主要表现在：
①润湿与渗透作用。这两种作用均与表面活性剂降低表面张力的效用有关。润湿作用是借助表面活性剂来实现的，常用润湿角的大小来表示润湿程度；渗透作用也是借助活性剂，使较难渗透的物质（如毛毯、棉絮）达到易渗透目的。例如，纤维染色时，特别是染着性大的染料来染疏水性纤维时，为了使染料均匀地浸透被染物，需使用表面活性剂来实现，我们通常将这类活性剂称之为渗透剂。
②乳化和分散作用。这也是表面活性剂的重要性能。通过表面活性剂的作用，可使互不混合的两液相中一相的微粒状分散于另一相中，使热力学不稳定体系达到稳定的效果。表面活性剂作为分散剂，在颜料、染料、涂料等加工应用中不可或缺的关键原料。作为分散剂，可使颜料、染料的固体微粒在液体中获得最佳分散状态，并防止粒子的絮凝。
③发泡作用。表面活性剂可起泡，吸附于气泡界面上，可形成液膜、亲水基向着内部，疏水基向着外部（空气），最后形成双分子膜结构，并使表面张力下降。
④洗涤、去污作用。这是表面活性剂降低表面张力而产生的润湿，渗透、乳化、分散等多种作用而产生的综合效果。
（2）派生性质及相关助剂，包括：
①平滑剂、纤维及织物柔软剂（减摩剂）；
②匀染剂、缓染剂、固色剂、导染剂等；
③抗静电剂、防水防油剂等；
④杀菌剂；
⑤防锈剂、防污剂等；
⑥其他。
2、高分子表面活性剂
这是指分子量达到数千以上，乃至数百万且有表面活性的一类化合物。作为高分子表面活性剂，在1950年已出现，当时美国Wyandott公司发表了环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO）的嵌段共聚物（plyronic）之后，才促进了高分子表面活性剂的开发和应用。这类活性剂在纺丝纺纱、前处理、涂料印花，以及后整理中也得到了广泛应用。
作为高分子表面活性剂，无论是水溶性的还是油溶性的，如果它吸附在某一界面上，引起界面或溶液状态的变化，并有实用性。例如，聚乙烯醇即可制成纤维，又可作薄膜使用。如果根据它具有乳化作用和凝聚作用，那么它就是很好的高分子表面活性剂。拓展开来看，藻朊酸钠、淀粉衍生物、黄蓍胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、阿拉伯树胶等均应列为高分子活性剂之列。
高分子活性剂与低分子量活性剂一样，也有阴离子、阳离子、非离子和两性离子之分，但与低分子量活性剂相比，具有三大优势和三大不足：
（1）三大优势：乳化力好，能形成稳定乳液的活性剂较多；具有优良的分散能力和凝聚力；多数无毒，使用安全。
（2）三大不足：一是降低表面张力小，多数不形成胶束；二是由于分子质量高，渗透力弱；三是起泡力差，一旦发泡，形成的泡沫稳定。
高分子表面活性剂具有优良的乳化、分散、絮凝、胶体保护作用，这些特性决定了此类活性剂在纺织工业上应用的地位，它的应用遍布各工序，弥补低分子量表面活性剂的不足。主要用途可归纳为以下几个方面：
①有提高溶液粘度的作用，适用作增粘剂、凝胶剂；
②能改变流便性，用于颜料等粘弹性调理剂；
③有粘结性和强度，可作粘接剂、结合剂使用；
④能吸附于离子表面，根据其浓度可作凝聚剂、分散剂、保护胶体剂等；
⑤氧化稳定性好，可作各种乳化剂选用；
⑥其他方面还可作保湿剂、抗静电剂、消泡剂等使用。
⑦许多高分子活性剂保水性强、成膜性好，也可用于防水、防油、抗静电领域。
高分子表面活性剂在涂料印花中占据更多优势，其地位具有不可撼动的作用。往日印花多采用染料印花，工艺繁杂，而且污染严重，而涂料印花具有更大优势，工艺简单，又无大量污水排放，近几十年发展很快。一些发达国家涂料印花（上色）占据印花行业的60%～80%，而我国只占15%。涂料印花是发展的必然趋势，涂料印花的发展必然带动高分子表面活性剂的发展。
三、纤维（织物）加工与表面活性剂的依存关系
纤维加工成多彩美观、实用的织物，要经过纺丝纺纱、原坯加工、织造、前处理、印染和后整理多道独立而又相互关联的繁杂工序。每道工序又因纤维类别、成品归属和追求的不同，导致加工条件又各具特色。由于表面活性剂的使用，方能通过各道工序苛刻的质量要求，才为人们提供了丰富多彩、质优，又千差万别的纺织品。
1、表面活性剂在纺织品加工中冠名
表面活性剂广泛应用各类工业体系，而在纺织工业领域虽然作用有别，通常以纺织助剂为总称。不同类型表面活性剂可依其在纺织加工中的作用加以命名，也常出现俗称、英文缩写、代号等多种形式冠名，无论名称如何变化，它们的应用均应上升到表面活性剂基础理论加以探讨、理解，就会对面临的问题迎刃而解。
（1）通常以表面活性剂作用和功能加以命名，使读者一目了然，例如润湿剂、煮练剂、洗涤剂、分散剂、匀染剂、消泡剂、固色剂、缓染剂、抗静电剂等，名称后再加代码。
（2）有的以英文缩写表示，如AES［脂肪醇聚氧乙烯醚（3）硫酸酯盐］、AOS（α-烯基磺酸盐）、span-60（失水山梨醇硬脂酸单酯）、PK（抗静电剂磷酸酯钾盐）、JFC（润湿剂，脂肪醇与环氧乙烷缩合物）等。
（3）俗称（习惯用语）：6501（烷醇酰胺或尼纳尔）、拉开粉（二丁基萘磺酸盐）、1227（十二烷基二甲基苄基氯化铵）、1831（十八烷基三甲基氯化铵或OT），胰加漂T（N，N-油酰甲基牛磺酸钠）等。
（4）有的产品仍沿用表面活性剂原名，如：聚乙烯醇（400或600等）、聚丙烯酸钠、烷基磺酸钠（AS）、磷酸酯钾盐等。
这些产品无论怎样冠名，均应纳入表面活性剂范畴思考。在实际应用中，应清楚表面活性剂具有或展现的乳化、分散、渗透、抗静电、柔软等性能是群体优势，不是每个品种兼备的，各有所长。欲求达到某一效果，在考虑离子性同时，常采用几种活性剂加以复配，发挥协同效果。
2、纤维加工过程为表面活性剂性能发挥提供了有利条件
各类纤维在加工中，均需在水溶液中进行加工和完成，这种特征为表面活性剂特性的发挥提供了最佳条件。纤维和织物在加工过程中，经常接触到的是液-固、液-液、液-气、气-固界面现象的处理，要处理好每种关系，必须选用合适的表面活性剂来完成。
据报道，表面活性剂被业界誉为“工业味精”，广泛应用于农药、食品、医药、石油开采、洗涤剂、化妆品、机加工、煤炭开采等工业领域，在工业用表面活性剂中纺织等占有率高达40%；纺织品加工用化学品中占有率高达90%。可见，表面活性剂在纺织加工业中的地位。另据报道，发达国家的纺织助剂产量与纤维加工量之比为15∶100，平均水平为7∶100，但我国低于平均水平。目前，国外纺织助剂已达1.4万多个品种，100余个门类，其中欧美纺织助剂产品已达8000多个品种，48个门类；日本有5200多个品种，而我国只有20大类，1000多个品种，助剂与纺织业发展仍不适应，一些高端、生态、安全性产品相对较少，尚需一部分进口。
以上所述纺织助剂均为表面活性剂单体或以其为主的复配物。
（未完待续，精彩内容请见下期……）
作者简介：
阮天治，高级工程师，在广东、江苏、山东工作多年，经验丰富，长期在研究单位从事表面活性剂研究和应用开发，具有大企业工作阅历。
历任研究室主任、科研科长、总工程师等职，有四十多年研发经验，其中从事纺织助剂开发已达三十余年，具有较深的专业造诣，在行业中享有一定的声誉。
现是享受国务院特殊津贴的化学专家，曾任深圳市专家委员会化学专家、天津市日用化学工业协会理事，也是中国书法家协会烟台分会会员。
在纺织后整理助剂研发方面，曾倾注大量心血，仅软片（柔软剂）成熟技术达三十项，涵盖各类品种，多项成果达到国外同类产品水平。近几年，研发成功的五种阴离子柔软剂，独具特色，用于棉和针织品整理，具有其他产品不具备的柔软、滑爽、无黄变、瞬间吸水、缝纫性好五大优势，成为棉、针织品，尤其是出口针织品首选品种。
除掌握有机硅（包括阴离子平滑剂）、硅油精等后整理助剂生产技术外，在前处理和染色工序也可提供多项产品，如煮练剂、皂洗剂、毛能净、乳化剂、渗透剂、匀染剂、抗静电剂、平滑剂、硬挺剂、螯合剂、纺练纺纱油剂等。
除纺织助剂外，对化工设备也很专业，其设计的软片生产和加工设备已被国内多个厂家采用，得到好评；在软片生产中，会产生大量氨气，污染严重，对此，有一套成熟处理技术；对于小企业，鉴于氨气排放量不太大，可帮助设计氨气吸收系统，此技术可大幅度降低氨气对环境污染；对于软片产量较大的企业，不仅可提供氨气吸收系统，并通过技术改造，可将氨气回收，将其转化为28%含量的工业氨水进入市场！此举，不仅可解决污染问题，而且可降低软片生产成本！
另外，在工业及民用洗涤剂、金属加工助剂（包括发黑技术）、油田助剂、造纸助剂、皮革助剂等方面也可提供技术帮助！
目前，集四十多年经验，正在撰写六十万字《纺织助剂概论》，该书不同于其他专业书，第一次将纺练纺纱油剂、有机概念图列为章节专述，还将有机硅及最新技术、绿色环保理念等，作为成书的重要组成部分！
手 机：13773745606
